基于ARM和CPLD的温度控制器的设计

基于ARM和CPLD的温度控制器的设计

1 引言

　　随着计算机技术的飞速发展，在日常生活和生产中，人们要求更精确测量和控制温度等模拟物理量，不仅满足工业现场实时监控，上位PC机遥观、遥测和遥控等，而且要求连-接互联网，以实现远程监控和访问数字化、智能化的传感器功能。

　　这里提出一种以ARM微控制器为核心，结合CPLD技术的温度控制系统。该系统将温度传感器采集的信息A/D转换后传输至微处理器处理，其处理数据再经网络接121远程传输。或通过RS232串行接口与上位机PC机通信实现分布式温度监控系统。

　　2 系统硬件设计

　　该系统设计主要是针对工业控制领域现场仪器仪表开发的，其硬件设计框图如图1所示，该框图包括ARM微处理器、电源、监控复位、存储器扩展(RAM、Flash和EEPROM)、人机交换接口(LED)、网络通信、温度检测电路、A／D转换、 D／A转换输出、RS232通信和CPLD控制电路(外围设备的译码、配置，实现系统的硬件软件化)等模块。

　　温度传感器测量外部温度信息，在CPLD的控制下，把A／D转换后的数字信号送入ARM微处理器中进行处理，同时通过LCD显示处理信息，由网络接121 远程监控。当然，现场也可由键盘实时人工干预。经ARM微处理器处理的数据通过RS232串口传送到上位机进行显示存储。当然，工作过程中若出现错误，会产生声光报警等。同时，键盘还可现场干预设置，处理故障等。

　　这里ARM微处理器选用ATMEL公司32位的AT91M40800。AT91M40800除具有ARM7TDMI内核外，其内部还集成有许多外围设备，大量内部寄存器可快速完成中断处理。由于AT91M40800微处理器通过可编程的EBI与片外存储器相连，使其具有较快的访问速度；同时它还具有8个优先级向量中断控制器与外部数据控制器连接，进而提高中断响应速度。因此，AT91M40800微处理器非常适用于工业实时控制领域，是嵌入式工业控制器中处理器的最佳选择。

　　2．1 网络通信接口电路设计

　　AT91M40800本身无ETHERNET接口，需通过外接以太网控制器实现网络功能。考虑到性价比，系统选用ReaItek公司生产的RTL8019AS型以太网控制器，外扩一个ETHER，NET接口。RTL8019AS连接电路如图2所示。

　　RTL8019AS的JP引脚接VCC使其工作在jumper(配置模式)模式下，以I／O方式进行读写操作。NETCS为AT91M40800对 RTL8019AS的片选信号，地址为0x03000300~0x0300031FLED0、LED1各接一只发光二极管以指示通讯状态。